Организация рабочего процесса в лазерном ракетном двигателе с газодинамической стабилизацией непрерывного оптического разряда осесимметричным закрученным противоточным потоком

• Автор: Бикмучев, Айдар Рустамович
• Шифр специальности: 05.07.05, 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1; ОБЗОР И АНАЛИЗ ПРЕДШЕСТВУЮЩИХ РАБОТ ПО ДАННОЙ ТЕМЕ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Типы лазерных ракетных двигателей

1.2 Характеристики лазеров используемых в качестве источника энергии для ракетных двигателей

1.3 Газодинамическое окно для ввода лазерного излучения в камеру поглощения ЛРД

1.4 Процессы поглощения*лазерного излучения в камере ЛРД

1.5 Инициирование и поддержание непрерывного оптического разряда в камере поглощения ракетного двигателя

1.6 Лучистые тепловые потоки в камере поглощения ЛРД

1.7 Устойчивость непрерывного оптического разряда
1.8 Применение закрученных течений для стабилизации плазмы
1.9 Постановка задач исследования
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО ОКНА НА ОСНОВЕ ЗАКРУЧЕННОГО ПРОТИВОТОЧНОГО ТЕЧЕНИЯ
2.1 Определение радиуса вынужденного вихря
2.2 Учет влияния НОР на внутрикамерные процессы ЛРД
2.3 Экспериментальное исследование газодинамического окна на основе закрученного противоточного потока
2.4 Экспериментальные исследования эффективности ГДО на основе противоточного вихревого течения в зависимости от диаметра минимального сечения и давления на входе
2.5 Экспериментальные исследования эффективности ГДО, на основе комбинированной организации осевого и закрученного течения в камере
ЛРД-1.
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВНУТРИ КАМЕРНЫХ ТЕЧЕНИЙ-В- ЛРД?;
3.1. Физическая область моделирования. Расчетная сетка
3.2 Физико-математическая модель
3.3 Результаты численного моделирования течений в ЛРД
3.3.1 Численное моделирование ЛРД -Гв холодном режиме
3.3.2 Численное моделирование ЛРД -1.
3.3.2.1 Численное моделирование ЛРД -1.1- с моделью турбулентной
вязкости k-epsilon realizable
3 .3.3 Сравнение результатов расчетов моделей ЛРД-1 и ЛРД-1.
3.3.4 Численное исследование влияния сферы, имитирующей НОР в камере поглощения ЛРД-1
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ НЕПРЕРЫВНОГО ОПТИЧЕСКОГО РАЗРЯДА
4.1. Описание лазерного технологического комплекса
4.2 Схема проведения:«огневых» испытаний
4.3 Экспериментальные исследования инициирования непрерывного оптическогоразряда
4.4 Экспериментальное исследование характеристик ЛРД на основе непрерывного оптического разряда
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
115 .

...119 .131 . 134 г
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
R - газовая постоянная, Дж/кг-К;
Ro - число Росби;
G - массовый расход, кг/с;
L - длина камеры поглощения, м;
Do - относительный диаметр, DorH = -^222;

Dwo - диаметр газодинамического окна, м;
DKp - диаметр критического сечения, м;
wr - радиальная скорость, м/с;
v9 - тангенциальная скорость, м/с;
их - осевая скорость, м/с;
р*- давление заторможенного потока, Па.
FK - площадь камеры, м2;
FKp - площадь критического сечения, м2; к - показатель изоэнтропы рабочего газа, р - плотность рабочего тела, кг/м3;
Рвх - давление на входе, Па;
Ткр - температура газа в критическом сечении сопла, К;
1уд - удельный импульс, м/с;
R - тяга, Н;
Р - расходный комплекс (характеристическая скорость), м/с;
Т - функция тока;
к - удельная кинетическая турбулентная энергия, к = и[и]/2;

_ 32ТГ /2тг№1 е6пеп+ (л , hvg 7,6p%mx% (л , hv„
+ ^““511 + TFJ’ (L6>
где, qr - потери на излучение, кВт/см3;
hvg - энергия связи нижнего возбужденного уровня атома;
хе - молярная доля электронов;
Т- температура плазмы, К;
Р - давление в камере поглощения энергетической установки, атм; пе - концентрация электронов в плазме, образованной оптическим
разрядом;
п - концентрация положительных ионов в плазме, образованной
оптическим разрядом;
к-постоянная Больцмана, к = 1,38-10 23 Дж/К; г - заряд электрона, е = 1,6* 10 ~19 Кл; m - масса электрона, ш = 9,1-10 ~31 кг; h - постоянная Планка, h = 6,62-10'34 Дж-с; hvg - для аргона составляет 2,85 эВ,
Первое слагаемое, пропорциональное единице в скобках, описывает тормозное излучение, второе - фоторекомбинационное.
Молярная доля электронов есть отношение концентрация электронов в аргоне к общему числу атомов:
*.=?» 0-7)
где, N = ^/^т общее число атомов, тогда
пекТ . „
хе — (1.8)
Лучистые потери в непрерывном спектре можно учитывать по методу Итгингера и Бершейдера [63]:
qr = 3 ф {уС + -J-) Ziff, (1.9)
3 с3теЛ]6кв